關于4G-LTE無線通信技術的解析

陳 潛

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關于4G-LTE無線通信技術的解析

陳 潛

廣州杰賽科技股份有限公司

摘 要：隨著4G 時代的到來，人們真正地進入了互聯網時代，4G-LTE 無線通信技術也打開了更廣闊的應用市場。4G-LTE 最大的數據傳輸速率超過100Mbps，為人們的生活提供了極大的便利，人們也有必要了解這種技術，筆者將簡單介紹4G-LTE 通信技術，并分析其優勢在生活和軍事上的應用，以及其存在的缺陷和現階段發展的瓶頸。

關鍵詞：4G -LTE；無線通信技術；應用

前言

4G -LTE技術是無線通信領域出現的新技術，它不僅可以改進技術弊端，滿足人們對技術的高要求，還會給信息傳輸領域帶來更多的利益。為了更好地推廣該技術，我們一定要切實了解其特點情況，做好應用研究工作，使其邁上更高的階段。

1 4G 通信技術的含義

4G是第四代移動電話行動通信標準，也是指第四代移動通信技術，4G 技術包括TD-LTE 和FDD-LTE 兩種模式。4G 是集合3G 與WLAN為一體，能夠實現高速的數據傳輸，并能以100Mbps以上的速度進行下載，是目前家用寬帶ADSL（4兆）速度的25倍，幾乎能滿足所有用戶對無線技術服務的要求。4G移動網絡大體可以分為三層結構：物理網絡層、中間環境層和應用網絡層。物理網絡層提供接入和路由選擇功能，中間環境層具備映射、地址變換和完全性管理等功能。物理網絡層與中間環境層之間的接口是完全開放的，使應用服務變得更加容易，進而實現更高數據傳輸速率的無線服務。

2 4G-LTE 的簡介

2.1 4G-LTE 的網絡結構

4G-LTE 無線通信技術的結構基于IP 技術可分為“接入技術層結構”和“無縫網絡結構”兩個基礎結構。其中接入技術成結構是4G-LTE 無線通信技術的基礎，又包含“網絡層、熱層、蜂窩層”等，為使無線網絡資源得到充分利用，接入技術層會在其各層結構中利用所有的接入技術為設備服務。無縫網絡結構是4G-LTE 無線通信技術的重要結構， 它通過無線網狀結構在通信過程中起協調作用， 使信息的傳遞更具有安全性、可靠性，并且使傳送的速度更加快，用戶在使用時會節省更多時間。

2.2 4G-LTE 的關鍵技術

4G-LTE 通信的關鍵技術有正交頻復用技術（OFDM）、智能天線技術（SA）、軟件無線電技術（SDR）、多輸入多輸出技術（MIMO）。正交頻復用技術擁有一個基站和上行鏈路、下行鏈路，基站接收來自上行線路的子載波信息，再進行時域和頻域的同步后發到下行鏈路；智能天線技術執行抗干擾、調節數字波束、自動跟蹤的任務，它建立在基站上把信號定向的發送至用戶， 在此過程中能出去干擾信號， 提高了網絡通信的準確性；軟件無線技術是一個“組裝”的過程，把無線通信過程中涉及的軟件、硬件和無線技術融合在一起，使其運行更加高效；多輸入輸出技術在信息的輸入和輸出過程中將信號空間分割成多塊，提高了空間利用率。

2.3 4G-LTE 與3G 網絡的比較

由于在技術方面，4G-LTE 無線通信使用了正交頻復用技術，對于載波的調制有了很大的進步，在之前的3G 網絡中只有單載波，而4G-LTE 無線通信擁有了多載波技術，具有了更快的數據傳輸速度。在通信系統的格局上，3G 時代由接入網、核心網和用戶設備組成，4G-LTE 無線通信則基于IP 技術實現了全面的覆蓋，創造的目前最優的系統，真正實現了全國漫游。

3 4G-LTE 優勢的應用和存在的問題

3.1 4G-LTE 在日常生活中的應用

隨著4G 網絡時代的到來，人們在移動上網方面得到了極大的便利，漸漸地，4G-LTE 無線通信技術會融入娛樂、交通、醫療、工作、教育等各個方面。以WI-FI 為例，在飯店、旅館、商店隨處可見共享熱點， 人們可以免費暢游網絡。高速的4GLTE無線通信技術使圖片、文字、視頻快捷地傳遞，高清視頻的通信使得在線教育、視頻會議走進我們的生活。4G-LTE 無線通信技術在電子平臺應用廣泛，支付寶、阿里巴巴、京東都得益于此。“互聯網+”更是基于4G-LTE 無線通信技術的應用。

3.2 4G-LTE 在軍事方面的優勢

現代戰爭中，信息的作用越來越重要，精確打擊和攔截都需要信息化作戰。在作戰過程中衛星平臺通過LTE-A 衛星數據流把信息傳遞給LTE-A 終端和骨干網，指導作戰部隊對目標進行精確化打擊。4G-LTE 無線通信技術為指揮系統提供了數據加密、電視會議等服務，使作戰網絡具備大容量、高數據速率和自組織組網能力，在戰場信息捕捉和作戰命令下達時，4G-LTE 無線通信技術讓戰士作為信號單元與指揮官幾乎同步獲取戰場全面信息，有利于士兵作戰任務的順利完成。

3.3 4G-LTE 存在的問題

4G-LTE 無線通信技術還存在著一定的安全威脅， 病毒、黑客、計算機系統的安全漏洞是目前最大的危險區。病毒對無線通信的破壞是巨大的，它直接破壞內部系統的載波功能，嚴重威脅到了信息的準確傳播， 使得用戶收不到信息或者收到錯誤的信息，甚至引起社會秩序的混亂。黑客依然是通信的殺手，黑客一般具有較強的計算機專業技能，對計算機的運行和信息的傳遞十分了解，他們輕而易舉地編譯木馬程序、病毒程序感染通信設備，使得通信系統陷入癱瘓，特別是在4G-LTE無線通信技術下，信息的容量大、傳遞速率快，黑客可以竊取大量的信息并進行篡改，用戶就會收到亂碼信息。4G-LTE 無線通信目前正處于發展階段，很多技術還不成熟，在系統的編寫也存在安全漏洞，更易受到病毒的感染或者黑客的攻擊。

4 4G-LTE 無線通信技術的應用研究

4.1 4G-LTE 通信技術的創新應用

基于4G基礎之上的無線通信LTE技術并沒有沿用3G系統的關鍵技術，它采用了全新的設計理念，對技術進行了革新，實現應用的創新。LTE技術的結構主要是由NodeB構成的，它有助于減小延遲，簡化技術，實現較低的成本和低復雜性。此外，其中含有的RNC節點也更少，對3GPP技術的貢獻是非凡的。總的來說，LTE無線通信技術采用了頻分多址系統，屬于技術改進后的OFD-MA，它能夠實現正交輸送，并兼顧單載波傳輸低峰數值，減少成本花費。在此基礎上，其內部還采用了扁平的網絡結構，實現了多天線技術的運用，取消了RNC節點，并實現了分集、陣列、空分復用的增益，可以使不同方向的多個用戶獲得同時段服務，提升峰值數率和數據傳送速度。

4.2 4G- LTE技術的實際應用

在科學技術日漸完善的大背景下，無線通信LTE技術已經逐步應用到了各行各業，且其技術特點也在日漸成熟。例如，在我國的上海世博會上，高清視頻監控的初步演示就將LTE技術應用在了其中，將網絡移動采編播設備利用到了系統之中。該技術的有效使用，能夠實現視頻、音頻等素材的快速傳回，提高新聞的時效性，滿足新聞傳播的訴求。從傳播速度上考慮，用戶在使用LTE無線通信技術后，下載容量40G的3D影片，不到兩小時就可以完成，其速度提高了10倍以上。

4.3 4G-LTE技術的應用展望

一方面，LTE 技術是由3G 技術向4G 技術演進的必經之路。其在應用過程中采用了最新的B3G或4G技術，如OFDM和MIMO等，在一定程度上而言可以說是4G技術在原有技術上的科學利用。它在具有LTE技術優越性的基礎上，也更加接近4G系統技術。

另一方面，LTE技術的產生應用并不是一個簡單的過程，它主要是在與WiMAX的競爭中實現了發展。現如今，WiMAX的802.16e標準正在申請進入3G系統，802.16e技術更是入選了IMT Advanced的候選行列，并堅持保存其原有的兼容特點。

在未來的技術應用領域，勢必會出現WiMAX技術與LTE技術的競爭局面，在高技術領域保持良好應用，促使其更好的發展。

5 結束語

綜上所述，4G-LTE 無線通信技術是當今世界發展的趨勢和潮流，為人們的學習、娛樂、工作提供的極大的便利，它在3G 通信技術的基礎上取得了許多新技術的突破， 把速度與精確添加到信息的傳遞過程中， 在人們的日常生活中已經成為不可或缺的一部分，為軍事領域也提供了不少的便利，為戰場的全面監視和數據的掌控帶來了優勢， 但是現在還處于4G-LTE 無線通信技術的發展階段，存在著信息安全方面的諸多隱患，黑客的存在更是成為其發展的瓶頸，4G-LTE 的發展還需要付出很多努力。

參考文獻：

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